2013-2014学年高中物理人教版必修一配套课件 第4章 6 用牛顿运动定律解决问题(一).ppt

1、6 用牛顿运动定律解决问题(一)一、从受力情况确定运动情况已知物体的受力情况,根据牛顿第二定律求出物体的_,再通过物体的运动学条件(初、末位置和初、末速度及运动时间等),根据_求出物体的运动情况。加速度运动学公式二、从运动情况确定受力情况已知物体的运动情况,根据运动学公式求出物体的_,再根据牛顿第二定律求出物体所受的_,进而知道物体受到其他力的情况。加速度合外力一、判一判1.物体所受的合外力的方向与加速度的方向相同。()2.加速度是联系运动学和动力学的桥梁。()3.对物体进行受力分析时,既可以根据性质力分析,也可以根据效果力进行分析。()4.物体运动状态的变化情况是由它的受力决定的,不是由它对

2、其他物体的施力决定。()提示:1.。由牛顿第二定律知,物体所受的合外力决定物体的加速度,即F=ma,合外力与加速度的方向相同,瞬时对应。2.。加速度是反映物体运动状态变化快慢的物理量,同时加速度是由物体所受的合外力决定的,因此,它是联系运动学与动力学的桥梁。3.。对物体进行受力分析时,只能根据性质力分析,即分析重力、弹力、摩擦力等性质力,不能根据效果力分析,因为性质力可以产生不同的效果。4.。由牛顿第二定律可知,物体运动状态的变化情况是由它受到的合外力与物体的质量共同决定的,它对其他物体的施力决定其他物体的运动情况,与该物体的运动情况无关。二、选一选手提一根不计质量的、下端挂有物体的弹簧测力计

3、上端,竖直向上做加速运动。在手突然停止运动后的极短时间内,物体将要()A.立即处于静止状态B.向上做加速运动C.向上做匀速运动D.向上做减速运动提示:选B。在手突然停止运动后的极短时间内,弹簧形变量的变化极小,根据胡克定律可分析,此时弹簧的弹力变化也很小,弹力仍然会大于重力,合力向上,由牛顿第二定律知物体仍有向上的加速度,因加速度方向与速度方向相同,则物体向上做加速运动。所以B正确,A、C、D错误。主题一从受力确定运动情况【情境探究】如图所示，汽车在高速公路上行驶，如果：(1)汽车做匀加速运动。(2)汽车关闭油门滑行。试结合上述现象讨论：(1)试探究分析由物体的受力情况确定其运动的思路是怎样的

4、。提示：(2)试分析根据物体的受力情况确定运动情况类问题的解题步骤。提示：确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图；根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)；根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度；结合给定的物体的运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量。【误区警示】(1)在对物体进行受力分析时，要画出物体受到的所有的力，不能出现漏力或多力的情况；其顺序为重力、弹力、摩擦力、其他力。(2)各物理量的单位应统一成国际单位制。(3)物体做直线运动时，合外力的方向一定在物体运动的直线上。【典例1】如图是一架航模遥控飞行器,其质量m=2

5、kg,动力系统提供的恒定升力F=28N。试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的空气阻力恒为Ff=4N,g取10m/s2。(1)第一次试飞,飞行器飞行t1=8s时到达高度H等于多少?(2)第二次试飞,飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力,求飞行器减速上升阶段的加速度的大小。【解题指南】解答本题可把握以下三点:(1)对飞行器正确受力分析;(2)由牛顿第二定律求加速度;(3)由运动学公式求高度。【解析】(1)第一次飞行中，设加速度为a1，由牛顿第二定律得FmgFfma1；飞行器上升的高度H以上两式代入数据解得H64 m。(2)第二次飞行中，设失去升力后的加速

6、度为a2，由牛顿第二定律得(mgFf)ma2，代入数据解得a212 m/s2。答案：(1)64 m (2)12 m/s2【变式训练】一个静止在水平地面上的物体,质量是2kg,在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动,物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2N,求物体在4s末的速度和4s内发生的位移。【解析】由牛顿第二定律得：F-Ff=ma所以物体的加速度a=物体在4 s末的速度v=at=1.14 m/s=4.4 m/s。4 s内发生的位移x=答案：4.4 m/s 8.8 m主题二从运动情况确定受力【情境探究】如图是一运动员滑雪时的照片，如果：(1)知道在下滑过程中的运动时间。(2)知道在下滑过

7、程中的运动位移。试结合上述现象讨论：(1)由物体的运动情况确定其受力情况的思路。提示：(2)由物体的运动情况确定其受力这类问题的解题步骤。提示：确定研究对象；分析物体的运动情况，应用运动学公式求出物体的加速度；根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合外力；分析物体的受力情况，画出受力示意图；根据力的合成与分解，由合力求出所要求的力。【知识点睛】加速度a是联系力和运动的桥梁(1)牛顿第二定律公式(F=ma)和运动学公式(匀变速直线运动公式v=v0+at,x=v0t+,=2ax等)中，均有一个共同的物理量加速度a。(2)由物体的受力情况，用牛顿第二定律可求加速度，再由运动学公式便可确定物体的运动状

8、态及其变化；反过来，由物体的运动状态及其变化，用运动学公式可求加速度，再由牛顿第二定律便可确定物体的受力情况。【误区警示】(1)由运动学规律求加速度，要特别注意加速度的方向，从而确定合外力的方向，不能将速度的方向和加速度的方向混淆。(2)题目中所求的力可能是合力，也可能是某一种特定的力，均要先求出合力的大小、方向，再根据力的合成与分解求分力。【典例2】如图所示，某步枪子弹的出口速度达1 000 m/s，若步枪的枪膛长0.5 m，子弹的质量为20 g，求：(1)子弹在枪膛中运动的加速度大小。(2)高压气体对子弹平均作用力的大小。【解题指南】解答本题时可把握以下两点：(1)由运动情况求加速度；(2

9、)由牛顿第二定律求作用力。【解析】(1)由v22ax得a(2)由牛顿第二定律得Fma20103106 N2104 N。答案：(1)1106 m/s2 (2)2104 N【变式训练】(2013珠海高一检测)如图是我国第一艘航母在海上航行，阻拦索是在飞机降落到甲板上时挂在飞机后对飞机增加向后的阻力、减少滑行距离的装置。若一架质量为m=3104 kg的舰载机以v0=60 m/s的速度降落在航母甲板上，飞机滑行x=90 m便能停下，求：(1)飞机滑行的加速度a为多大？(2)滑行的时间t为多少？(3)滑行时受到阻力Ff为多大？【解析】飞机在甲板上滑行的初速度v0=60 m/s，末速度为0。(1)加速度a

10、=(2)滑行时间t=(3)由牛顿第二定律知Ff=ma=310420 N=6105 N答案：(1)20 m/s2 (2)3 s (3)6105 N1.(基础理论辨析题)物体受10 N的水平拉力作用，恰能沿水平面匀速运动，当撤去这个拉力后，物体将()A.匀速运动B.立即停止运动C.产生加速度，做匀减速运动D.产生加速度，做匀加速运动E.先做匀加速运动，再做匀速运动【解析】选C。由题意知物体受到的摩擦力大小为10 N，方向与运动方向相反，当撤去拉力后，物体受到的合力即为摩擦力，产生加速度，由于与运动方向相反，所以做匀减速运动，C正确。2.质量为1 kg的质点，受水平恒力作用，由静止开始做匀加速直线运

11、动，它在t s内的位移为x m，则F的大小为()【解析】选A。由运动情况可求得质点的加速度a则水平恒力Fma，故A项对。3.用30N的水平外力F拉一个静止在光滑水平面上的质量为20kg的物体,力F作用3s后消失。则第5 s末物体的速度和加速度分别是()A.v=4.5m/s,a=1.5m/s2B.v=7.5m/s,a=1.5m/s2C.v=4.5m/s,a=0D.v=7.5m/s,a=0【解析】选C。由牛顿第二定律得加速度a=1.5 m/s2，力F作用3 s时速度大小为v=at=1.53 m/s=4.5 m/s，而力F消失后，其速度不再变化，物体加速度为零，故C正确。4.一个滑雪运动员从静止开始沿山坡滑下(如图所示)，山坡的倾角=30，滑雪板与雪地的动摩擦因数是0.04,求5 s内滑下的路程和5 s末的速度大小(取g=10 N/kg)。【解析】以滑雪运动员为研究对象，受力情况如图所示。研究对象的运动状态为：垂直于山坡方向处于平衡；沿山坡方向做匀加速直线运动。将重力mg分解为垂直于山坡方向和沿山坡方向的力，据牛顿第二定律列方程：FN-mgcos=0 mgsin-Ff=ma 又因为Ff=FN 由可得：a=g(sin-cos)故x=答案：58 m 23.3 m/s